(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系の射出瞳の一対の領域をそれぞれ通過する、一方の光束である第１光束と、他方の光束であり前記第１光束よりもケラレの大きな第２光束とを受光し、前記第２光束よりも光量の大きい前記第１光束に対応する第１信号と前記第２光束に対応する第２信号とを出力する受光部と、
前記第１信号を基準とし、前記第２信号を前記第１信号に対して変位させながら、前記第１信号と前記第２信号との相関量を相関演算によって算出して、前記第１及び第２信号のズレ量を検出するズレ量検出手段と、
前記ズレ量に基づいて前記光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段とを備えることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の焦点検出装置において、
前記焦点検出手段は、前記光学系の焦点調節状態としてデフォーカス量を検出することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の焦点検出装置において、
前記第１及び第２信号の中から前記第１信号を選択する選択手段を備え、
前記光学系の撮影画面には複数の焦点検出エリアが設定され、
前記受光部は、前記複数の焦点検出エリア毎に前記第１及び第２信号を出力し、
前記選択手段は、前記焦点検出エリアに関する前記第１及び第２信号の中から前記第１信号を選択する際に、前記撮影画面の中央からの当該焦点検出エリアの位置に基づいて、前記第１信号を選択することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の焦点検出装置において、
前記光学系は、交換レンズであり、
前記選択手段は、前記焦点検出エリアの位置と前記交換レンズの射出瞳距離と測距瞳距離とに基づき、前記第１信号を選択することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の焦点検出装置において、
前記第１及び第２信号の中から前記第１信号を選択する選択手段を備え、
前記選択手段は、前記第１及び第２信号のうちの平均出力が大きい方の信号を前記第１信号として選択することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、
前記ズレ量検出手段は、前記第１信号のうち、所定値よりも高いコントラストを構成する部分信号に対して前記第２信号を変位させることにより、前記ズレ量を検出することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、
前記ズレ量検出手段は、前記第１信号に対して前記第２信号を複数の変位量で変位させながら前記第１及び第２信号の相関量を求め、前記複数の変位量のうち、前記相関量が極小となる変位量に基づいて前記ズレ量を検出することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項８】
請求項３または４に記載の焦点検出装置において、
前記受光部は、前記撮影画面の周辺の位置に対応して配置されることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、
前記受光部は焦点検出画素を含み、
前記焦点検出画素は、マイクロレンズと複数の光電変換部とを有することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、
前記受光部は第１焦点検出用画素と第２焦点検出用画素とを含み、
前記第１焦点検出用画素は、第１マイクロレンズと、前記第１マイクロレンズに対して配置された第１光電変換部とを有し、前記第１及び第２光束の一方を受光し、
前記第２焦点検出用画素は、第２マイクロレンズと、前記第２マイクロレンズに対して配置された第２光電変換部とを有し、前記第１及び第２光束の他方を受光することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、
前記受光部は、前記第１及び第２光束により形成される第１の一対の像を第２の一対の像として再結像する一対の再結像光学系と、前記第２の一対の像の強度に応じた一対のデータを出力するイメージセンサとを有することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の焦点検出装置と、
前記焦点検出手段により検出された前記焦点調節状態に応じて前記光学系の焦点調節を行う焦点調節手段とを備えることを特徴とする焦点調節装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の焦点調節装置を備えることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は焦点検出装置、焦点調節装置および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下のような、いわゆる瞳分割型位相差検出方式の焦点検出装置が知られている。その焦点検出装置においては、マイクロレンズとその背後に配置された一対の光電変換部とからなる焦点検出画素が撮影レンズの予定焦点面上に配列されている。その焦点検出画素は、光学系を通る一対の焦点検出光束が形成する一対の像に応じた一対の像信号を生成する。その焦点検出装置は、この一対の像信号間の像ズレ量を検出することによって撮影レンズの焦点調節状態を検出する。
【０００３】
この種の焦点検出装置では、一対の像信号間の像ズレ量（位相差）を検出する際に、一対の像信号の一方を固定し（基準とし）、他方の像信号を固定された像信号に対し１画素ずつシフトしながら相関度を算出する。こうして算出された相関度のうちで最大の相関度を示すシフト量に応じて光学系のデフォーカス量（焦点調節状態）を検出している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１５１１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の焦点検出装置では、焦点検出位置が撮影画面の周辺にあった場合には、一対の焦点検出光束の光量バランスが崩れて一対の像信号の出力レベルが相違することがある。このような場合、像ズレ量の検出精度が低下する虞があるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）請求項１に記載の焦点検出装置は、光学系の射出瞳の一対の領域をそれぞれ通過する、一方の光束である第１光束と、他方の光束であり前記第１光束よりもケラレの大きな第２光束とを受光し、前記第２光束よりも光量の大きい前記第１光束に対応する第１信号と前記第２光束に対応する第２信号とを出力する受光部と、前記第１信号を基準とし、前記第２信号を前記第１信号に対して変位させながら、前記第１信号と前記第２信号との相関量を相関演算によって算出して、前記第１及び第２信号のズレ量を検出するズレ量検出手段と、前記ズレ量に基づいて前記光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段とを備えることを特徴とする。
（２）請求項１２に記載の焦点調節装置は、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の焦点検出装置と、前記焦点検出手段により検出された前記焦点調節状態に応じて前記光学系の焦点調節を行う焦点調節手段とを備えることを特徴とする。
（３）請求項１３に記載の撮像装置は、請求項１２に記載の焦点調節装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、光学系の焦点調節状態の検出精度の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施の形態の焦点検出装置を有するデジタルスチルカメラの構成を示す図である。
【図２】交換レンズの予定結像面に設定した撮影画面上における焦点検出エリアを示す図である。
【図３】撮像素子の詳細な構成を示す正面図である。
【図４】焦点検出画素が受光する焦点検出光束の状態を説明するための断面図である。
【図５】焦点検出画素が受光する焦点検出光束の状態を説明するための断面図である。
【図６】一対の測距瞳から各焦点検出エリアに到来する一対の焦点検出光束の関係を示す図である。
【図７】一対の焦点検出光束が交換レンズの射出瞳によりどのように制限されるかを示した図である。
【図８】焦点検出領域に到来する一対の焦点検出光束を射出瞳が配置された面における断面で示した図である。
【図９】焦点検出領域に到来する一対の焦点検出光束を射出瞳が配置された面における断面で示した図である。
【図１０】デジタルスチルカメラの動作を示すフローチャートである。
【図１１】一対の焦点検出光束を受光する一対の焦点検出画素の配列が出力する像データを示した図である。
【図１２】交換レンズの予定結像面に設定した撮影画面上における焦点検出エリアを示す図である。
【図１３】撮像素子の詳細な構成を示す正面図である。
【図１４】再結像瞳分割型位相差検出方式の焦点検出装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の一実施の形態の焦点検出装置を有する撮像装置として、レンズ交換式のデジタルスチルカメラを例に挙げて説明する。図１は一実施の形態のデジタルスチルカメラの構成を示す横断面図である。本実施の形態のデジタルスチルカメラ２０１は、交換レンズ２０２とカメラボディ２０３とから構成され、交換レンズ２０２がマウント部２０４を介してカメラボディ２０３に装着される。カメラボディ２０３にはマウント部２０４を介して種々の撮影光学系を有する交換レンズ２０２が装着可能である。
【００１０】
交換レンズ２０２は、レンズ２０９、ズーミング用レンズ２０８、フォーカシング用レンズ２１０、絞り２１１、レンズ駆動制御装置２０６などを備えている。レンズ駆動制御装置２０６は不図示のマイクロコンピューター、メモリ、駆動制御回路などから構成され、フォーカシング用レンズ２１０の焦点調節、絞り２１１の開口径調節のための駆動制御、ズーミング用レンズ２０８、フォーカシング用レンズ２１０および絞り２１１の状態検出などを行う。また、後述するボディ駆動制御装置２１４との通信によりレンズ情報の送信とカメラ情報（デフォーカス量や絞り値など）の受信とを行う。絞り２１１は、光量およびボケ量調整のために光軸中心に開口径が可変な開口を形成する。 
【００１１】
カメラボディ２０３は、撮像素子２１２、ボディ駆動制御装置２１４、液晶表示素子駆動回路２１５、液晶表示素子２１６、接眼レンズ２１７、メモリカード２１９などを備えている。撮像素子２１２には、撮像画素が二次元状に配置されるとともに、焦点検出位置（焦点検出エリア）に対応した部分に焦点検出画素が組み込まれている。この撮像素子２１２については詳細を後述する。
【００１２】
ボディ駆動制御装置２１４は、マイクロコンピューター、メモリ、駆動制御回路などから構成される。ボディ駆動制御装置２１４は、撮像素子２１２の露光制御および撮像素子２１２からの画素信号の読み出しと、焦点検出画素の画素信号に基づく焦点検出演算と、交換レンズ２０２の焦点調節とを繰り返し行うとともに、画像信号の処理および記録、カメラの動作制御などを行う。また、ボディ駆動制御装置２１４は電気接点２１３を介してレンズ駆動制御装置２０６との通信を行い、レンズ情報の受信およびカメラ情報の送信を行う。
【００１３】
液晶表示素子２１６は電気的なビューファインダー（ＥＶＦ：Electronic View Finder）として機能する。液晶表示素子駆動回路２１５は撮像素子２１２から読み出された画像データに基づき、スルー画像を液晶表示素子２１６に表示し、撮影者は接眼レンズ２１７を介してスルー画像を観察することができる。メモリカード２１９は、撮像素子２１２により撮像された画像データを記憶する画像ストレージである。
【００１４】
交換レンズ２０２を通過した光束により、撮像素子２１２の受光面上に被写体像が形成される。この被写体像は撮像素子２１２により光電変換され、撮像画素の画素信号（撮像信号）および焦点検出画素の画素信号（焦点検出信号）がボディ駆動制御装置２１４へ送られる。
【００１５】
ボディ駆動制御装置２１４は、図１０を用いて後述するように、撮像素子２１２の焦点検出画素からの画素信号（焦点検出信号）に基づいて一対の像データの像ズレ量を算出し、像ズレ量に基づいてデフォーカス量を算出する。像ズレ量の算出の際、一対の像データのうちの一方を固定データとして選択する。ボディ駆動制御装置２１４は、デフォーカス量に基づいて交換レンズ２０２の焦点調節状態を検出し、合焦近傍でないと判定したとき、このデフォーカス量をレンズ駆動制御装置２０６へ送り、レンズ駆動制御装置２０６にフォーカシング用レンズ２１０および絞り２１１を駆動させる。また、ボディ駆動制御装置２１４は、撮像素子２１２からの画素信号を処理して画像データを生成し、メモリカード２１９に格納するとともに、撮像素子２１２から読み出されたスルー画像信号を液晶表示素子駆動回路２１５へ送り、スルー画像を液晶表示素子２１６に表示させる。さらに、ボディ駆動制御装置２１４は、レンズ駆動制御装置２０６へ絞り制御情報を送って絞り２１１の開口制御を行う。 
【００１６】
レンズ駆動制御装置２０６は、フォーカシング状態、ズーミング状態、絞り設定状態、絞り開放Ｆ値などに応じてレンズ情報を更新する。具体的には、ズーミング用レンズ２０８とフォーカシング用レンズ２１０の位置と絞り２１１の絞り値とを検出し、これらのレンズ位置と絞り値とに応じてレンズ情報を演算したり、あるいは予め用意されたルックアップテーブルからレンズ位置と絞り値とに応じたレンズ情報を選択する。 
【００１７】
レンズ駆動制御装置２０６は、受信したデフォーカス量に基づいてレンズ駆動量を算出し、レンズ駆動量に応じてフォーカシング用レンズ２１０を合焦位置へ駆動する。また、レンズ駆動制御装置２０６は受信した絞り値に応じて絞り２１１を駆動する。 
【００１８】
図２は、交換レンズ２０２の予定結像面に規定した撮影画面上における焦点検出エリア（焦点検出位置）の一例を示す図である。焦点検出エリアは、後述する撮像素子２１２上の焦点検出画素列が焦点検出の際に撮影画面上で像をサンプリングする領域の一例を示す。この例では、矩形の撮影画面１００上の中央および上下の３箇所に焦点検出エリア１０１、１０２、１０３が配置される。焦点検出エリア１０１、１０２、１０３においては、長方形で示す焦点検出エリアの長手方向、すなわち図２の撮影画面１００の垂直方向（縦方向）に対応するように、焦点検出画素が直線的に配列される。 
【００１９】
図３は撮像素子２１２の詳細な構成を示す正面図であり、図２の焦点検出エリア１０１、１０２、１０３に対応する撮像素子２１２上の領域の近傍を拡大して示す。撮像素子２１２には撮像画素３１０が二次元正方格子状に稠密に配列されるとともに、焦点検出エリア１０１、１０２、１０３に対応する位置には焦点検出用の焦点検出画素３１２、３１３が垂直方向（縦方向）の直線上に隣接して交互に配列され、焦点検出画素列が形成されている。
【００２０】
撮像画素３１０は、マイクロレンズ１０、遮光マスク（不図示）で受光領域を正方形に制限された光電変換部１１、および色フィルタ（不図示）から構成される。色フィルタは赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３種類からなり、それぞれの色に対応する分光感度特性を有している。撮像素子２１２には、各色フィルタを備えた撮像画素３１０がベイヤー配列されている。
【００２１】
焦点検出画素３１２、３１３には全ての色に対して焦点検出を行うために全ての可視光を透過する白色フィルタが設けられている。その白色フィルタは、緑画素、赤画素および青画素の分光感度特性を加算したような分光感度特性を有し、高い感度を示す光波長領域は緑画素、赤画素および青画素の各々において各色フィルタが高い感度を示す光波長領域を包括している。
【００２２】
焦点検出画素３１２は、マイクロレンズ１０、遮光マスク（不図示）で受光領域を矩形（正方形を水平線で２等分した場合の略上半分）に制限された光電変換部１２、および白色フィルタ（不図示）から構成される。焦点検出画素３１３は、マイクロレンズ１０、遮光マスク（不図示）で受光領域を矩形（正方形を水平線で２等分した場合の略下半分）に制限された光電変換部１３、および白色フィルタ（不図示）から構成される。焦点検出画素３１２と焦点検出画素３１３とをマイクロレンズ１０を基準として重ね合わせて表示すると、遮光マスクで受光領域を制限された光電変換部１２と１３とが垂直方向に並ぶ。
【００２３】
図４は、撮影画面１００の中央近傍にて垂直方向（縦方向）に延在する焦点検出エリア１０１に対応して撮像素子２１２に配置された焦点検出画素列を形成する焦点検出画素３１２，３１３が受光する焦点検出光束の状態を説明するための断面図である。
【００２４】
図４には、交換レンズの光軸９１、マイクロレンズ１０ａ〜１０ｄ、遮光マスク開口により受光領域を制限された光電変換部１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ、焦点検出画素３１２ａ、３１２ｂ、３１３ａ、３１３ｂ、焦点検出光束７２、７３、８２、８３が示されている。
【００２５】
撮像素子２１２上に配列された全ての焦点検出画素３１２、３１３の光電変換部１２，１３は、光電変換部１２，１３に近接して配置された遮光マスク開口を通過した光束を受光する。各焦点検出画素３１２の光電変換部１２に近接して配置された遮光マスク開口の形状は、マイクロレンズ１０によりマイクロレンズ１０から測距瞳距離ｄだけ離間した測距瞳面９０上の、焦点検出画素３１２の全てに共通した領域９２に投影される。同じく各焦点検出画素３１３の光電変換部１３に近接して配置された遮光マスク開口の形状は、マイクロレンズ１０によりマイクロレンズ１０から測距瞳距離ｄだけ離間した測距瞳面９０上の、焦点検出画素３１３の全てに共通した領域９３に投影される。一対の領域９２，９３を測距瞳と呼ぶ。
【００２６】
焦点検出画素３１２ａ、３１２ｂの光電変換部１２ａ、１２ｂは、測距瞳９２と各撮像画素のマイクロレンズ１０ａ，１０ｃとを通過する焦点検出光束７２，８２を受光し、焦点検出光束７２，８２によって各マイクロレンズ１０ａ，１０ｃ上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。また焦点検出画素３１３ａ、３１３ｂの光電変換部１３ａ、１３ｂは、測距瞳９３と各撮像画素のマイクロレンズ１０ｂ，１０ｄとを通過する焦点検出光束７３，８３を受光し、焦点検出光束７３，８３によって各マイクロレンズ１０ｂ，１０ｄ上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
【００２７】
図４においては、撮影光軸９１に隣接する４つの焦点検出画素（画素３１２ａ、３１３ａ、３１２ｂ、３１３ｂ）を模式的に例示しているが、焦点検出エリア１０１に含まれるその他の焦点検出画素においても、光電変換部はそれぞれ対応した測距瞳９２、９３から各マイクロレンズに到来する光束を受光する。焦点検出画素の配列方向は一対の測距瞳の並び方向すなわち一対の光電変換部の並び方向と一致している。 
【００２８】
図５は、撮影画面１００の周辺領域にて垂直方向（縦方向）に延在する焦点検出エリア１０２に対応して撮像素子２１２に配置された焦点検出画素列を形成する焦点検出画素３１２，３１３が受光する焦点検出光束の状態を説明するための図である。
【００２９】
図５には、マイクロレンズ１０ｅ〜１０ｈ、遮光マスク開口により受光領域を制限された光電変換部１２ｃ、１２ｄ、１３ｃ、１３ｄ、焦点検出画素３１２ｃ、３１２ｄ、３１３ｃ、３１３ｄ、焦点検出光束１７２、１７３、１８２、１８３が示されている。
【００３０】
焦点検出画素３１２ｃ、３１２ｄの光電変換部１２ｃ、１２ｄは、測距瞳９２と各撮像画素のマイクロレンズ１０ｅ，１０ｇとを通過する焦点検出光束１７２，１８２を受光し、焦点検出光束１７２，１８２によって各マイクロレンズ１０ｅ，１０ｇ上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。また焦点検出画素３１３ｃ、３１３ｄの光電変換部１３ｃ、１３ｄは、測距瞳９３と各撮像画素のマイクロレンズ１０ｆ，１０ｈとを通過する焦点検出光束１７３，１８３を受光し、焦点検出光束１７３，１８３によって各マイクロレンズ１０ｆ，１０ｈ上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
【００３１】
図５においては、焦点検出エリア１０２内の隣接する４焦点検出画素（画素３１２ａ、３１３ａ、３１２ｂ、３１３ｂ）を模式的に例示しているが、焦点検出エリア１０２に含まれるその他の焦点検出画素においても、光電変換部はそれぞれ対応した測距瞳９２、９３から各マイクロレンズに到来する光束を受光する。
【００３２】
なお図４，図５において一対の測距瞳９２、９３は光軸９１に対して対称に配置されており、図５のように焦点検出エリアが撮影画面周辺に配置されている場合、一対の測距瞳９２、９３の中心を通る光線は測距瞳距離において光軸９１と交わることになる。
【００３３】
なお、焦点検出エリア１０３に対応する焦点検出画素の配列も、焦点検出エリア１０２に対応する焦点検出画素の配列と同様な配置となっており、焦点検出エリア１０３に対応する焦点検出画素も測距瞳９２、９３を通る光束を受光する。 
【００３４】
上述したように焦点検出エリア１０１〜１０３に対応する領域においては一対の焦点検出画素３１２、３１３が交互にかつ直線状に多数配置される。各焦点検出画素の光電変換部の出力を測距瞳９２および測距瞳９３に対応した一対の出力グループにまとめることによって、測距瞳９２と測距瞳９３をそれぞれ通過する一対の焦点検出光束が垂直方向の焦点検出画素列上に形成する一対の像の強度分布に関する情報が得られる。この情報に対して後述する像ズレ検出演算処理（相関演算処理、位相差検出処理）を施すことによって、いわゆる瞳分割型位相差検出方式で一対の像の像ズレ量が検出される。さらに、像ズレ量に、一対の測距瞳の重心間隔と測距瞳距離との比例関係に応じた変換係数を用いた変換演算を行うことによって、各焦点検出エリアにおける焦点調節状態（デフォーカス量）が算出される。
【００３５】
図６は、一対の測距瞳から各焦点検出エリアに到来する一対の焦点検出光束の関係を示す図である。図４および図５に示す構成によって、焦点検出エリア１０１，１０２，１０３に対応する焦点検出領域１０１Ａ，１０２Ａ，１０３Ａには一対の測距瞳９２、９３を通過する一対の焦点検出光束により一対の像が形成される。該一対の像に対応する画素信号を各焦点検出領域１０１Ａ，１０２Ａ，１０３Ａに対応して配置された焦点検出画素が出力することになる。測距瞳９２を通る焦点検出光束２７２と測距瞳９３を通る焦点検出光束２７３とが、焦点検出領域１０１Ａに一対の像を形成する。測距瞳９２を通る焦点検出光束２８２と測距瞳９３を通る焦点検出光束２８３とが、焦点検出領域１０２Ａに一対の像を形成する。測距瞳９２を通る焦点検出光束２９２と測距瞳９３を通る焦点検出光束２９３とが、焦点検出領域１０３Ａに一対の像を形成する。 
【００３６】
図７は図６に対応した図であって、撮像素子２１２から交換レンズの射出瞳９５までの射出瞳距離ｄｎが測距瞳距離ｄより短い場合、および射出瞳距離ｄｆが測距瞳距離ｄより長い場合において、各焦点検出領域１０１Ａ，１０２Ａ，１０３Ａに到来する各一対の焦点検出光束（２７２，２７３）、（２８２，２８３）、（２９２，２９３）が、交換レンズの射出瞳９５による口径蝕、ケラレによりどのように制限されるかを示した図である。なお、交換レンズの射出瞳９５は、絞り開口を撮像素子側から見た時の像である。
【００３７】
交換レンズの射出瞳９５が撮像素子２１２から測距瞳距離ｄの位置にある射出瞳９５Ａの場合は、一対の測距瞳９２，９３は光軸上に中心を持つ円形の射出瞳に制限されるため、各焦点検出領域１０１Ａ，１０２Ａ，１０３Ａに到来する各一対の焦点検出光束（２７２，２７３）、（２８２，２８３）、（２９２，２９３）は、光軸に対して対称に制限される。
【００３８】
図７において交換レンズの射出瞳９５が撮像素子２１２から射出瞳距離ｄｎの位置にある射出瞳９５Ｂの場合は、焦点検出領域１０１Ａに到来する一対の焦点検出光束（２７２，２７３）は光軸に対して対称に制限されるが、焦点検出領域１０２Ａ，１０３Ａに到来する各一対の焦点検出光束（２８２，２８３）、（２９２，２９３）は光軸に対して非対称となっているため、光軸対称な射出瞳９５Ｂにより非対称に制限される。
【００３９】
図８（ａ）は焦点検出領域１０２Ａに到来する一対の焦点検出光束（２８２，２８３）を射出瞳９５Ｂが配置された面における断面で示した図である。射出瞳９５Ｂによって、焦点検出画素３１３の受光する焦点検出光束２８３が焦点検出画素３１２の受光する焦点検出光束２８２より多く制限されている。したがって、射出瞳９５Ｂが配置された面における断面で見ると、射出瞳９５Ｂによって制限されていない焦点検出光束２８２の通過する領域の方が、射出瞳９５Ｂによって制限されていない焦点検出光束２８３の通過する領域よりも大きい。
【００４０】
図８（ｂ）は焦点検出領域１０３Ａに到来する一対の焦点検出光束（２９２，２９３）を射出瞳９５Ｂが配置された面における断面で示した図である。射出瞳９５Ｂによって、焦点検出画素３１２の受光する焦点検出光束２９２が焦点検出画素３１３の受光する焦点検出光束２９３より多く制限されている。したがって、射出瞳９５Ｂが配置された面における断面で見ると、射出瞳９５Ｂによって制限されていない焦点検出光束２９３の通過する領域の方が、射出瞳９５Ｂによって制限されていない焦点検出光束２９２の通過する領域よりも大きい。
【００４１】
交換レンズの射出瞳９５が撮像素子２１２から射出瞳距離ｄｆの位置にある射出瞳９５Ｃの場合は、焦点検出領域１０１Ａに到来する一対の焦点検出光束（２７２，２７３）は光軸に対して対称に制限されるが、焦点検出領域１０２Ａ，１０３Ａに到来する各一対の焦点検出光束（２８２，２８３）、（２９２，２９３）は光軸に対して非対称となっているため、光軸対称な射出瞳９５Ｃにより図８の場合とは反対方向に非対称に制限される。
【００４２】
図９（ａ）は焦点検出領域１０２Ａに到来する一対の焦点検出光束（２８２，２８３）を射出瞳９５Ｃが配置された面における断面で示した図である。射出瞳９５Ｃによって、焦点検出画素３１２の受光する焦点検出光束２８２が焦点検出画素３１３の受光する焦点検出光束２８３より多く制限されている。したがって、射出瞳９５Ｃが配置された面における断面で見ると、射出瞳９５Ｃによって制限されていない焦点検出光束２８３の通過する領域の方が、射出瞳９５Ｃによって制限されていない焦点検出光束２８２の通過する領域よりも大きい。
【００４３】
図９（ｂ）は焦点検出領域１０３Ａに到来する一対の焦点検出光束（２９２，２９３）を射出瞳９５Ｃが配置された面における断面で示した図である。射出瞳９５Ｃによって、焦点検出画素３１３の受光する焦点検出光束２９３が焦点検出画素３１２の受光する焦点検出光束２９２より多く制限されている。したがって、射出瞳９５Ｃが配置された面における断面で見ると、射出瞳９５Ｃによって制限されていない焦点検出光束２９２の通過する領域の方が、射出瞳９５Ｃによって制限されていない焦点検出光束２９３の通過する領域よりも大きい。
【００４４】
以上のように一対の焦点検出光束が交換レンズの射出瞳９５により対称に制限された場合は、焦点検出画素３１２，３１３の受光する光量が同じとなり、一対の焦点検出光束によって形成される一対の像に対応した強度分布も同じ出力レベルとなる。しかし、一対の焦点検出光束が交換レンズの射出瞳９５により非対称に制限された場合は、焦点検出画素３１２，３１３の受光する光量が異なるため、一対の焦点検出光束によって形成される一対の像に対応した強度分布もレベル差を生じることになる。
【００４５】
図１０は、図１に示すデジタルスチルカメラ２０１の動作を示すフローチャートである。図１０に示す各処理ステップは、ボディ駆動制御装置２１４によって実行される。ボディ駆動制御装置２１４は、ステップＳ１００でデジタルスチルカメラ２０１の電源がオンされると、ステップＳ１１０以降の動作を開始する。ステップＳ１１０で撮像画素のデータを間引き読み出しし、液晶表示素子２１６に表示する。続くステップＳ１２０では焦点検出画素列から一対の像に対応した一対の像データを読み出す。なお、焦点検出エリアは、エリア選択スイッチ（不図示）を用いて撮影者により選択されているものとする。 
【００４６】
ステップＳ１３０において、読み出された一対の像データのうち、焦点検出エリアの位置とレンズ通信により得られた交換レンズの射出瞳距離と測距瞳距離とに応じて、焦点検出エリアに入射する一対の焦点検出光束のうち、射出瞳によるケラレ（制限）が少ない、すなわち光量の大きな焦点検出光束により形成された像に対応する像データを固定データとして決定し、もう一方の像データを変位データとして決定する。撮影のたびごとに、図２の撮影画面１００上の複数の焦点検出エリア１０１〜１０３のうちから、撮影者によって任意の焦点検出エリアが選択されるが、いずれの焦点検出エリアが選択されても、選択された焦点検出エリアごとに固定データおよび変位データが決定される。決定された固定データに対してその変位データを変位させて後述する像ズレ検出演算処理（相関演算処理）を行い、像ズレ量を演算してデフォーカス量に変換する。図８および９を用いて上述したように、一対の焦点検出光束のうち、射出瞳によるケラレ（制限）の少ない一方の光束が射出瞳面を通過する領域は、他方の光束が射出瞳面を通過する領域よりも大きいため、該一方の光束は該他方の光束よりも光量が大きくなる。光量の大きな焦点検出光束により形成された像に対応する像データを固定データとすることにより、コントラストが高くなるため、焦点検出精度の低下を防止できる。
【００４７】
具体的には図７，図８、図９に示したようにまず射出瞳距離と測距瞳距離の大小比較に応じて場合分けした後に、焦点検出エリアの位置（像高）が、図７の光軸９１より上か下かのどちら側にあるかに応じて、射出瞳によるケラレ（制限）が少ない、すなわち光量の大きな焦点検出光束により形成された像に対応する像データを固定データとして選択する。
【００４８】
ステップＳ１４０で、合焦近傍か否か、つまり算出されたデフォーカス量の絶対値が所定値以内であるか否かを調べる。合焦近傍でないと判定された場合は、ステップＳ１５０へ進み、デフォーカス量をレンズ駆動制御装置２０６へ送信し、交換レンズ２０２のフォーカシングレンズ用２１０を合焦位置に駆動させ、ステップＳ１１０へ戻って上述した動作を繰り返す。焦点検出不能な場合もこのステップに分岐し、レンズ駆動制御装置２０６へスキャン駆動命令を送信し、交換レンズ２０２のフォーカシング用レンズ２１０を無限から至近までの間でスキャン駆動させる。その後、ステップＳ１１０へ戻って上述した動作を繰り返す。 
【００４９】
一方、ステップＳ１４０で合焦近傍であると判定された場合はステップＳ１６０へ進み、シャッターボタン（不図示）の操作によりシャッターレリーズがなされたか否かを判定する。シャッターレリーズがなされていないと判定された場合はステップＳ１１０へ戻り、上述した動作を繰り返す。シャッターレリーズがなされた場合はステップＳ１７０へ進み、レンズ駆動制御装置２０６へ絞り調整命令を送信し、交換レンズ２０２の絞り値を制御Ｆ値（撮影者により設定されたＦ値または自動設定されたＦ値）に設定する。 
【００５０】
絞り制御が終了した時点で、撮像素子２１２に撮像動作を行わせ、撮像素子２１２の撮像画素およびすべての焦点検出画素から画像データを読み出す。ステップＳ１８０では、焦点検出画素列の各画素位置の画素データを、焦点検出画素の周囲の撮像画素の画素データに基づく画素補間により生成する。続くステップＳ１９０で、撮像画素の画素データおよび画素補間により生成された画素データからなる画像データを、メモリカード２１９に保存し、ステップＳ１１０へ戻って上述した動作を繰り返す。 
【００５１】
図１０のステップＳ１３０における像ズレ検出演算処理（相関演算処理）の詳細を説明する。像ズレ検出演算処理においては一対の像データのうち、光量の大きな焦点検出光束に対応する一方の像データから所定のデータ範囲を持つ一部分を切り出し、該一部分のデータを固定データとする。次にもう一方の像データを変位データとし、その中から上記固定データと同じ大きさのデータ範囲を有する一部分をシフトしながら切り出し、固定データと切り出された変位データとの間の相関度を相関演算によって算出する。こうして算出した相関度のうち、もっとも相関度の高いシフト量を一対の像データの像ズレ量としている。一対の像データの一方から切り出される固定データは、相関演算の誤差を小さくするため、高コントラストな像データを含むように切り出される。
【００５２】
一対の像データから、固定データとして用いる像データと、変位データとして用いる像データとを選択する手法を説明する。
【００５３】
図２において、撮影画面１０１の中央、すなわち光軸上にある焦点検出エリア１０１が選択されている場合は、図７に示したように、焦点検出領域１０１Ａに到来する一対の焦点検出光束は交換レンズの射出瞳により、射出瞳距離によらず対称にケラレている。焦点検出画素３１２の配列が出力する像データと焦点検出画素３１３の配列が出力する像データとのレベル差は生じず、一対の像データのコントラストは等しい。従ってどちらか一方の像データ、たとえば焦点検出画素３１２の配列が出力する像データを一律に固定データとし、もう一方の像データ、たとえば焦点検出画素３１３の配列が出力する像データを一律に変位データとする。
【００５４】
図２において、撮影画面１０１の周辺、すなわち光軸外にある焦点検出エリア１０２，１０３が選択されている場合は、図７に示したように、焦点検出領域１０２Ａ，１０３Ａに到来する一対の焦点検出光束は交換レンズの射出瞳により、射出瞳距離に応じて非対称にケラレている。焦点検出画素３１２の配列が出力する像データと焦点検出画素３１３の配列が出力する像データとのレベル差が生じ、コントラストも相違する。このような場合、焦点検出エリア１０１が選択されている場合と同じように一律に固定データと変位データとを決定すると、ケラレが多い焦点検出光束による低コントラストな像データを固定データとしてしまい、相関演算の誤差が大きくなり、焦点検出誤差を生じる場合がある。
【００５５】
そこで、焦点検出エリア１０２，１０３が選択されている場合は、焦点検出領域の位置と交換レンズの射出瞳距離ｄｐとに応じてそれぞれ表１、表２のように、光量が多く高コントラストとなる像データを固定データとして選択し、もう一方の像データを変位データとして選択する。表１は、焦点検出エリア１０２が選択されている場合に選択される固定データおよび変位データを示し、表２は、焦点検出エリア１０３が選択されている場合に選択される固定データおよび変位データを示す。
【表１】
0005685892.tif 000002
【表２】
0005685892.tif 000003
【００５６】
図１１はたとえば焦点検出エリア１０２が選択されており、交換レンズの射出瞳距離ｄｐ＜ｄの場合の焦点検出画素３１２の配列が出力する像データ４１０（実線）と焦点検出画素３１３の配列が出力する像データ４２０（破線）とを示した図である。焦点検出画素３１２の配列が出力する像データ４１０のうち、高コントラスト部を含む範囲Ｒ０が切り出され、固定データとして設定される。範囲Ｒ０は、例えば焦点検出画素３１２の像データ４１０のうち、出力の微分値が極大値を示す画素位置を含む所定範囲として定まる。範囲Ｒ０は、例えば焦点検出画素３１２の配列が出力する像データ４１０の一端からサーチして閾値以上の出力を示す画素位置を含む所定範囲として定めてもよい。焦点検出画素３１３の配列が出力する像データ４２０は受光量が少ないので焦点検出画素３１２の配列が出力する像データ４１０より低コントラストとなっており、変位データとして用いられる。焦点検出画素３１３の配列が出力する像データ４２０は片方のデータ端から固定データと同じ大きさのデータ範囲Ｒ１が設定される。またデータ範囲Ｒ１から１画素分のデータだけシフトしたデータ範囲Ｒ２が設定される。さらにデータ範囲Ｒ２から１画素分のデータだけシフトしたデータ範囲Ｒ３が設定される。このようにして１画素分のデータずつシフトされたデータ範囲がもう一方のデータ端まで設定される。
【００５７】
次に固定データ範囲Ｒ０の焦点検出画素３１２の配列が出力する像データ４１０と、変位データの複数の変位データ範囲Ｒ１〜Ｒｍの焦点検出画素３１３の配列が出力する像データ４２０との間の相関度が演算される。演算された相関度のうち、もっとも相関度が高い変位データ範囲の位置（シフト）に応じて、焦点検出画素３１２の配列が出力する像データ４１０と焦点検出画素３１３の配列が出力する像データ４２０との間の像ズレ量Ｚが決定される。一対の像データの相関度を算出するための相関演算の具体例を以下に説明する。
【００５８】
１つの焦点検出エリアにおいて焦点検出画素３１２、３１３がそれぞれｍ個あり、固定データとして選択された像データ列を（Ａ１１〜Ａ１ｍ）、変位データとして選択された像データ列を（Ａ１ｌ〜Ａ１ｍ）とする。固定データから切り出された高コントラスト部分の像データ列（データ数ｒ＋１）を（Ａ１ｓ〜Ａ１ｓ＋ｒ）とし、該データ列と変位データから切り出された所定範囲（データ数ｒ＋１）のデータ列との相関量Ｃ（ｋ）を、式（１）に示す相関演算によって演算する。この像ズレ検出演算（相関演算）において、パラメータｋは固定データのデータ範囲に対する変位データのデータ範囲のシフト量（ズレ量）に相当する。
Ｃ（ｋ）＝Σ｜Ａ１ｎ・Ａ２ｎ＋ｌ＋ｋ−Ａ２ｎ＋ｋ・Ａ１ｎ＋１｜  ・・・（１） 
【００５９】
式（１）において、変数ｎ、ｎ＋１は固定データの範囲（ｓ〜ｓ＋ｒ）に限定されるとともに、Σ演算はｎについて累積される。またシフト量ｋはデータ間隔を単位とした整数であり、ｎ＋ｋ，ｎ＋ｋ＋１の値が１〜ｍの中に収まる範囲内に制限される。
【００６０】
なお、相関演算式としては式（１）に限定されず、例えば以下の演算式（２）を用いてもよい。 
Ｃ（ｋ）＝Σ｜Ａ１ｎ−Ａ２ｎ＋ｋ｜  ・・・（２）
【００６１】
特開２００９−１４１７９１号公報に開示された算出方法によると、相関量Ｃ（ｋ）の極小値Ｃ（ｋｓ）を与える像ずらし量ｋｓの信頼性があると判定された場合は、式（３）により、像ズレ量ｓｈｆｔを算出することができる。式（３）において、ＰＹは検出ピッチ（焦点検出画素のピッチ）である。
ｓｈｆｔ＝ＰＹ・ｋｓ  ・・・（３） 
【００６２】
式（４）に示すように、式（３）で算出された像ズレ量に所定の変換係数ｋｄを乗じてデフォーカス量ｄｅｆへ変換する。 
ｄｅｆ＝ｋｄ・ｓｈｆｔ・Ｑ  ・・・（４）
【００６３】
式（４）において、符号係数Ｑは固定データの選択に応じた値をとる。例えば固定データとして焦点検出画素３１２の配列が出力する像データ４１０が選択された場合はＱ＝＋１、焦点検出画素３１３の配列が出力する像データ４２０が選択された場合はＱ＝−１とする。符号係数Ｑを乗ずることにより、固定データの選択によらず同一符号のデフォーカスを得ることができる。
【００６４】
−−−変形例−−−
（１）撮像素子における焦点検出エリアの配置は図２に示す配置に限定されず、画面上の任意の位置において、水平方向や垂直方向や対角方向に焦点検出エリアを配置することも可能である。例えば水平方向に焦点検出画素を配置した場合には、図３に示す撮像素子を９０度回転したような配置となる。
【００６５】
（２）例えば図１２に示すように、撮影画面１００の右上に焦点検出エリア１０４を配置した場合には、これに対応して垂直方向（縦方向）に配列される焦点検出画素列に含まれる一対の焦点検出画素が受光する一対の焦点検出光束の射出瞳によるケラレの大小関係は、上述した一実施の形態において撮影画面１００上で水平方向（横方向）の中心線より上にある焦点検出エリア１０２が選択された場合と同じになる。固定データおよび変位データは表１にしたがって選択すればよい。
【００６６】
すなわち焦点検出画素列が垂直方向に配列されている焦点検出エリアにおいては、焦点検出エリアの位置が撮影画面１００上で水平方向の中心線より上にあるか下にあるかに応じて、表１または表２に応じて固定データおよび変位データを選択することができる。また焦点検出画素列が水平方向に配列されている焦点検出エリアにおいては、撮影画面中心の周りに９０度回転して考えれば同じようにして固定データおよび変位データを選択することができる。また焦点検出画素列が対角方向に配列されている焦点検出エリアにおいても同様にして、固定データおよび変位データを選択することができる。すなわち、焦点検出エリアの中央に対応する焦点検出領域の焦点検出画素が受光する一対の焦点検出光束の射出瞳によるケラレ（上述した一実施の形態における図８，図９に示すような焦点検出光束の大きさ）を、関連する情報（測距瞳距離ｄ、射出瞳距離ｄｐ、マイクロレンズの倍率、光電変換部の大きさなど）から直接計算する。ケラレの少ない焦点検出光束に対応する像データを固定データとし、もう一方の焦点検出光束に対応する像データを変位データとする。
【００６７】
（３）直接焦点検出画素が受光する一対の焦点検出光束の射出瞳によるケラレを計算する代わりに、一対の像データを出力する各焦点検出画素列について、焦点検出画素の出力データの平均値を算出してもよい。平均値が大きい方の焦点検出画素列の出力する像データを固定データ、平均値が小さい方の焦点検出画素列の出力する像データを変位データとする。例えば図１１において焦点検出画素３１２の配列が出力する像データ４１０の平均値Ａ１が焦点検出画素３１３の配列が出力する像データ４２０の平均値Ａ２よりも大きい。そこで、焦点検出画素３１２の配列が出力する像データ４１０を固定データとし、焦点検出画素３１３の配列が出力する像データ４２０を変位データとする。このように像データの平均値により固定データおよび変位データを選択するようにすれば、比較的簡易な演算処理で固定データおよび変位データを選択することができる。
【００６８】
（４）図３に示す撮像素子２１２では、焦点検出画素３１２、３１３がひとつの画素内にひとつの光電変換部を備えた例を示したが、ひとつの画素内に一対の光電変換部を備えてもよい。図１３は、図３に示す撮像素子２１２に対応する変形例の撮像素子２１２Ｂを示し、焦点検出画素３１１ではひとつの画素内に一対の光電変換部を備える。図１３に示す焦点検出画素３１１が、図３に示す焦点検出画素３１２と焦点検出画素３１３とのペアに相当した機能を果たす。 
【００６９】
焦点検出画素３１１は、マイクロレンズ１０、一対の光電変換部２２，２３からなる。焦点検出画素３１１には光量をかせぐために色フィルタが配置されていない。焦点検出画素３１１の示す分光感度特性は、光電変換を行うフォトダイオードの分光感度特性、赤外カットフィルタ（不図示）の分光感度特性とを総合した分光感度特性となる。すなわち、焦点検出画素３１１は、緑画素、赤画素、青画素の分光感度特性を加算したような分光感度特性を示す。高い感度を示す光波長領域は、緑画素、赤画素、青画素の各々において各色フィルタが高い感度を示す光波長領域を包括している。 
【００７０】
（５）上述した一実施の形態では、マイクロレンズを用いた瞳分割方式による焦点検出動作を説明したが、本発明はこのような方式の焦点検出に限定されず、再結像瞳分割方式の焦点検出にも適用可能である。図１４は、図２に示す撮影画面１００の中央、上下の３カ所に焦点検出位置を有する再結像瞳分割型位相差検出方式の焦点検出装置の構成例を示す。図１４を用いて、再結像瞳分割方式の焦点検出動作を説明する。図１４には、交換レンズの光軸１９１、コンデンサレンズ１１０，１２０、絞りマスク１１１、１２１、絞り開口１１２，１１３、１２２，１２３、再結像レンズ１１４、１１５、１２４，１２５、焦点検出用のイメージセンサ（ＣＣＤ）１１６、１２６が示されている。 
【００７１】
また、図１４には、焦点検出光束１３２，１３３、１４２，１４３、交換レンズの予定結像面の前方へ測距瞳距離ｄ５の位置に設定された射出瞳１９０も示されている。ここで、測距瞳距離ｄ５は、コンデンサレンズ１１０，１２０の焦点距離、およびコンデンサレンズ１１０，１２０と絞り開口１１２，１１３、１２２，１２３との間の距離などに応じて決まる。測距瞳１９２は、コンデンサレンズ１１０，１２０により投影された絞り開口１１２，１２２の領域である。同様に、測距瞳１９３は、コンデンサレンズ１１０，１２０により投影された絞り開口１１３，１２３の領域である。コンデンサレンズ１１０、絞りマスク１１１、絞り開口１１２，１１３、再結像レンズ１１４、１１５およびイメージセンサ１１６が、撮影画面１００の中央の焦点検出エリア１０１で焦点検出を行う再結像方式の瞳分割方位相差検出の焦点検出ユニット２０７を構成する。 
【００７２】
コンデンサレンズ１１０は、交換レンズの予定結像面近傍に配置される。イメージセンサ１１６は、コンデンサレンズ１１０の背後に配置される。予定結像面近傍に結像された１次像をイメージセンサ１１６上に再結像する一対の再結像レンズ１１４、１１５は、コンデンサレンズ１１０とイメージセンサ１１６との間に配置される。絞りマスク１１１は、一対の再結像レンズ１１４、１１５の近傍（図１４では前面）に配置された一対の絞り開口１１２、１１３を有する。 
【００７３】
イメージセンサ１１６は、複数の光電変換部が直線に沿って密に配置されたラインセンサであり、光電変換部の配置方向は一対の測距瞳１９２および１９３による瞳分割方向と一致させる。一対の測距瞳１９２および１９３による瞳分割方向は、一対の絞り開口１１２および１１３の並び方向と一致する。イメージセンサ１１６上に再結像された一対の像の強度分布に対応した情報がイメージセンサ１１６から出力され、この情報に対して上述した像ズレ検出演算処理（相関処理、位相差検出処理）を施すことによって、いわゆる瞳分割型位相差検出方式（再結像方式）による一対の像の像ズレ量の検出が行われる。さらに、像ズレ量に所定の変換係数を乗ずることによって、予定結像面に対する現在の結像面の偏差（デフォーカス量）が算出される。 
【００７４】
イメージセンサ１１６は再結像レンズ１１４、１１５により予定結像面上に投影されており、デフォーカス量（像ズレ量）の検出精度は、像ズレ量の検出ピッチにより決まる。再結像方式の場合、像ズレ量の検出ピッチは、予定結像面上に投影された光電変換部の配列ピッチである。
【００７５】
コンデンサレンズ１１０は、絞りマスク１１１の絞り開口１１２、１１３を、測距瞳距離ｄ５に位置する射出瞳１９０上に一対の測距瞳１９２、１９３として投影している。すなわち、イメージセンサ１１６上に再結像される一対の像は、射出瞳１９０上の一対の測距瞳１９２，１９３を通過する焦点検出用光束１３２、１３３によって形成される。
【００７６】
コンデンサレンズ１２０、絞りマスク１２１、絞り開口１２２，１２３、再結像レンズ１２４、１２５、イメージセンサ１２６が、撮影画面１００上の焦点検出エリア１０２で焦点検出を行う再結像方式の瞳分割型位相差検出の焦点検出ユニット２０７を構成する。
【００７７】
コンデンサレンズ１２０は、交換レンズの予定結像面近傍に配置される。イメージセンサ１２６は、コンデンサレンズ１２０の背後に配置される。予定結像面近傍に結像された１次像をイメージセンサ１２６上に再結像する一対の再結像レンズ１２４、１２５は、コンデンサレンズ１２０とイメージセンサ１２６の間に配置される。絞りマスク１２１は、一対の再結像レンズ１２４、１２５の近傍（図１４では前面）に配置された一対の絞り開口１２２、１２３を有する。 
【００７８】
イメージセンサ１２６は複数の光電変換部が直線に沿って密に配置されたラインセンサであり、光電変換部の配置方向は一対の測距瞳１９２および１９３による瞳分割方向と一致させる。一対の測距瞳１９２および１９３による瞳分割方向は、一対の絞り開口１２２および１２３の並び方向と一致する。イメージセンサ１２６上に再結像された一対の像の強度分布に対応した情報がイメージセンサ１２６から出力され、該情報に対して上述した像ズレ検出演算処理（相関処理、位相差検出処理）を施すことによって、いわゆる瞳分割型位相差検出方式（再結像方式）による一対の像の像ズレ量の検出が行われる。像ズレ量に所定の変換係数を乗ずることによって、予定結像面に対する現在の結像面の偏差（デフォーカス量）が算出される。
【００７９】
イメージセンサ１２６は再結像レンズ１２４、１２５により予定結像面上に投影されており、デフォーカス量（像ズレ量）の検出精度は、上述したように予定結像面上に投影された光電変換部の配列ピッチにより決まる。 
【００８０】
コンデンサレンズ１２０は、絞りマスク１２１の絞り開口１２２、１２３を、測距瞳距離ｄ５に位置する射出瞳１９０上に一対の測距瞳１９２、１９３として投影している。すなわち、イメージセンサ１２６上に再結像される一対の像は、射出瞳１９０上の一対の測距瞳１９２，１９３を通過する焦点検出光束１４２、１４３によって形成される。
【００８１】
このような構成においても、焦点検出エリアの位置と交換レンズの射出瞳距離とに応じて固定データおよび変位データを選択することができる。例えば焦点検出エリア１０２については、交換レンズの射出瞳距離ｄｐが測距瞳距離ｄ５より短ければ、再結像レンズ１２４によりイメージセンサ１２６上に形成された像に対応する像データを固定データとし、再結像レンズ１２５によりイメージセンサ１２６上に形成された像に対応する像データを変位データとする。また、交換レンズの射出瞳距離ｄｐが測距瞳距離ｄ５より長ければ、再結像レンズ１２５によりイメージセンサ１２６上に形成された像に対応する像データを固定データとし、再結像レンズ１２４によりイメージセンサ１２６上に形成された像に対応する像データを変位データとする。交換レンズの射出瞳距離ｄｐが測距瞳距離ｄ５と等しい場合も、再結像レンズ１２５によりイメージセンサ１２６上に形成された像に対応する像データを固定データとし、再結像レンズ１２４によりイメージセンサ１２６上に形成された像に対応する像データを変位データとすることができる。
【００８２】
焦点検出エリア１０１については、交換レンズの射出瞳による一対の焦点検出光束１３２および１３３のケラレは対称になるので、再結像レンズ１１４によりイメージセンサ１１６上に形成された像に対応する像データと、再結像レンズ１１５によりイメージセンサ１２６上に形成された像に対応する像データとのいずれを固定データ、変位データとしてもかまわない。
【００８３】
（６）図３に示す撮像素子２１２において、撮像画素３１０はベイヤー配列の色フィルタを備えた例を示したが、色フィルタの構成や配列はこれに限定されることはない。たとえば、補色フィルタ（緑：Ｇ、イエロー：Ｙｅ、マゼンタ：Ｍｇ，シアン：Ｃｙ）の配列を採用してもよい。 
【００８４】
（７）図３に示す撮像素子２１２において、焦点検出画素３１２および３１３には色フィルタを設けない例を示したが、撮像画素３１０が有する色フィルタのうちのひとつのフィルタ（たとえば緑フィルタ）を備えるようにした場合でも、本発明を適用することができる。 
【００８５】
（８）図３、図１３において、焦点検出画素３１２、３１３および３１１の光電変換部１２、１３、２２および２３の形状を矩形にした例を示したが、光電変換部の形状はこれに限定されず、他の形状であってもよい。例えば、焦点検出画素の光電変換部の形状を楕円や半円形や多角形にすることも可能である。 
【００８６】
（９）図３に示す撮像素子２１２では撮像画素３１０、焦点検出画素３１２および３１３を稠密正方格子配列に配置した例を示したが、稠密六方格子配列であってもよい。
【００８７】
（１０）撮像装置としては、上述したような、カメラボディに交換レンズが装着される構成のデジタルスチルカメラやフィルムスチルカメラに限定されない。例えば、レンズ一体型のデジタルスチルカメラ、フィルムスチルカメラ、あるいはビデオカメラにも本発明を適用することができる。さらには、携帯電話などに内蔵される小型カメラモジュール、監視カメラやロボット用の視覚認識装置などにも適用できる。カメラ以外の焦点検出装置や測距装置、さらにはステレオ測距装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００８８】
１０  マイクロレンズ、１１、１２、１３、２２、２３  光電変換部、
７２、７３、８２、８３  焦点検出光束、
９０  測距瞳面、  ９１  光軸、  ９２、９３  測距瞳、９５  射出瞳、
１００  撮影画面、１０１、１０２、１０３、１０４  焦点検出エリア、
１１０、１２０  コンデンサレンズ、
１１１、１２１  絞りマスク、１１２、１１３、１２２、１２３  絞り開口、
１１４、１１５、１２４、１２５  再結像レンズ、１１６、１２６  イメージセンサ、
１３２、１３３、１４２、１４３  焦点検出光束、
１７２、１７３、１８２、１８３  焦点検出光束、
１９０  射出瞳、１９１  光軸、１９２、１９３  測距瞳、
２０１  デジタルスチルカメラ、２０２  交換レンズ、２０３  カメラボディ、
２０４  マウント部、２０６  レンズ駆動制御装置、２０７  焦点検出ユニット、
２０８  ズーミング用レンズ、２０９  レンズ、２１０  フォーカシング用レンズ、
２１１  絞り、２１２  撮像素子、２１３  電気接点、
２１４  ボディ駆動制御装置、
２１５  液晶表示素子駆動回路、２１６  液晶表示素子、２１７  接眼レンズ、
２１９  メモリカード、
２７２、２７３、２８２、２８３、２９２、２９３  焦点検出光束、
３１０  撮像画素、３１１、３１２、３１３  焦点検出画素、
４１０、４２０  像データ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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